第九章__蜗杆传动

第9章蜗杆传动 9 1概述9 1 1蜗杆传动的特点和类型组成 由蜗杆和蜗轮组成应用 两轴交错 减速 分度 蜗杆主动 蜗杆导程角 蜗杆螺旋角 蜗杆螺旋角对于的蜗杆传动 有蜗杆有左旋 右旋之分 一般应使用右旋蜗杆 蜗轮旋向与蜗杆相同 蜗杆传动的主要特点 优点 传动比大而尺寸紧凑 动力传动10 80 分度传动1000 传动平稳 噪声小反行程自锁缺点 传动效率低 可自锁时小于50 制造成本高 铜合金 应用 减速 中小功率研究重点 提高传动效率蜗杆传动的分类 根据蜗杆形状 1 圆柱蜗杆传动2 环面蜗杆传动3 锥蜗杆传动 圆柱蜗杆传动又分为 1 普通圆柱蜗杆传动2 圆弧圆柱蜗杆传动根据蜗杆齿廓形状 普通圆柱蜗杆又分为 9 2普通圆柱蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算中间平面 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线 是设计计算基准面 在其上 看作齿轮齿条啮合传动 沿用齿轮传动的计算关系 9 2 1蜗杆传动的主要参数及其选择1 模数和压力角蜗杆轴向压力角与法向压力角之间有 2 蜗杆头数和蜗轮齿数蜗杆传动的传动比蜗杆头数越少 传动比越大 越容易自锁 但效率越低 蜗杆头数越多 效率越高 但加工越困难 通常取1 2 4 6蜗轮齿数由传动比确定注意 26时 啮合区域小 30时 可两对以上齿啮合 不变时 越大 模数越小 轮齿弯曲强度越低 而若模数不变 增大 蜗杆加长 弯曲刚度降低 因此一般 32 80 3 蜗杆分度圆直径和蜗杆直径系数蜗杆轴向齿距 导程 有由上可知 同一模数的蜗杆 和不同时 也不同 为了限制刀具数目 便于刀具标准化 对每个模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径 并令称为蜗杆直径系数 4 蜗杆传动的中心距蜗杆传动的标准中心距9 2 2普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算主要几何尺寸图9 5 几何尺寸计算表9 49 2 3蜗杆传动的转向判定 9 3蜗杆传动的工作情况分析9 3 1齿面间的相对滑动 9 3 2蜗杆传动的受力分析一对齿在节点P处啮合 蜗杆右旋 主动 9 3 3蜗杆传动的效率蜗杆主动 蜗杆输入功率为 蜗轮输出功率为则蜗杆传动的啮合效率为 令 和分别称为当量摩擦因数和当量摩擦角 9 3 4蜗杆传动中的自锁当蜗轮主动时 可得 当蜗杆传动自锁 效率与蜗杆主动时类似 可求出蜗轮主动时的效率 当时 具有自锁性的蜗杆传动 蜗杆主动时的效率 9 4蜗杆传动设计9 4 1蜗杆传动的失效形式及计算准则1 失效形式蜗轮齿首先失效 主要形式有 胶合 磨损和点蚀2 蜗杆传动的设计准则设计准则按失效形式来确定 对于胶合和磨损 目前没有成熟的设计计算方法 故只对蜗轮齿进行齿面接触强度和齿根弯曲强度计算 在确定材料的许用应力时 适当考虑胶合和磨损因素的影响 对闭式蜗杆传动先按齿面接触疲劳强度进行设计 再按齿根弯曲疲劳强度进行校核 还要进行热平衡计算 对开式蜗杆传动只需进行齿根弯曲疲劳强度计算 9 4 2材料选择要求 蜗杆和蜗轮材料要有足够的强度 优良的减摩性 材料配对要软硬搭配 实践证明 钢制蜗杆与青铜蜗轮配合最佳 常用蜗杆材料和常用蜗轮材料见教材 9 4 3蜗杆传动的强度设计蜗轮轮齿形状复杂 精确计算困难 通常按斜齿圆柱齿轮近似计算1 齿面接触强度计算校核公式设计公式式中K为载荷系数 2 轮齿弯曲强度计算校核公式设计公式式中为蜗轮的齿形系数 按当量齿数查取 3 蜗轮材料的许用应力1 蜗轮材料的需用接触应力当蜗轮材料为低强度青铜时 齿面抗点蚀能力低而抗胶合能力高 故应由材料的抗点蚀能力决定 为基本许用接触应力为接触应力循环次数 当蜗轮材料为铸铁及高强度青铜时 蜗轮齿面抗点蚀能力高而抗胶合能力低 故应按材料的抗胶合能力决定 从表9 9选取 显然 此时与应力循环次数无关 2 蜗轮材料的需用弯曲应力9 4 4蜗杆传动的热平衡计算1 蜗杆传动的总效率 啮合效率 轴承效率 搅油损失效率在蜗杆传动尺寸尚未确定之前